Dilatação superficial: o que é?

Você já ouviu falar sobre dilatação superficial? O conceito diz respeito ao aumento da área de um corpo em decorrência da elevação de temperatura. No artigo a seguir iremos apresentar o conceito de forma mais detalhada. Boa leitura!

O que é dilatação superficial?

Trata-se do fenômeno em que a área de um corpo aumenta em decorrência da elevação de temperatura. É um tipo de dilatação que se manifesta em corpos com simetria superficial, como tampos de mesa, azulejos, placas, entre outros. 

Devemos ressaltar que a dilatação superficial é dependente do coeficiente de dilatação superficial. A unidade desse coeficiente é °C-1 e consiste em uma característica de cada tipo de material. Esse coeficiente possui relação de proporcionalidade com o coeficiente de dilatação linear. 

β = 2 α

β — coeficiente de dilatação superficial (ºC-1)

α — coeficiente de dilatação linear (ºC-1)

Quando assimilamos que na dilatação superficial acontecem duas dilatações lineares (uma para o comprimento e outra para a altura do corpo) fica mais simples entender essa relação. É importante fazer o adendo de que essa relação é válida apenas para corpos constituídos de substâncias puras e homogêneas.

Dilatação superficial: fórmula

A seguir você pode conferir a fórmula utilizada para realizar o cálculo do módulo de dilatação superficial, isto é, a variação da área apresentada por um corpo quando aquecido. 

ΔS = S0 β ΔT

ΔS — dilatação da área (m²)

S0 — área inicial (m²)

β — coeficiente de dilatação superficial (ºC-1)

ΔT — variação de temperatura (ºC)

A dilatação superficial pode ser calculada também de outra forma. Confira a seguir: 

S = S0. (1 + β ΔT)

S — área final (m²)

O que é dilatação térmica?

O aquecimento das moléculas dos corpos faz com que elas vibrem com velocidades maiores. Isso faz com que as dimensões macroscópicas dos corpos possam ser alteradas, mesmo que minimamente. Recebe o nome de dilatação térmica o fenômeno em que o tamanho de um corpo é alterado em decorrência do seu aquecimento. 

Embora seja algo intuitivo, nem todos os materiais se expandem quando a sua temperatura é elevada. Há materiais que possuem coeficientes de dilatação negativos, um exemplo é a borracha vulcanizada. Quando esses materiais são aquecidos, apresentam a redução de duas dimensões. 

Há três subtipos de dilatação: linear, superficial e volumétrica. Todos eles ocorrem conjuntamente, porém, uma delas se mostrará mais significativa do que as outras conforme o formato do corpo. 

Para que fique mais claro, imagine uma agulha, ela sofrerá mais dilatação linear devido ao seu tamanho. Já uma placa metálica sofre mais dilatação superficial devido ao seu formato. Os gases e líquidos passam a ocupar mais espaço em seus recipientes, podendo se expandir em todas as direções, nesse caso apresentam dilatação volumétrica. 

Dilatação dos líquidos

Quando aquecidos, os líquidos podem apresentar dilatação volumétrica. Para compreender melhor esse tema é essencial considerar a dilatação volumétrica também dos recipientes nos quais os líquidos se encontram armazenados.

Nesse caso, temos que nos atentar para a chamada dilatação aparente, que nada mais é do que a diferença entre a dilatação sofrida pelo líquido e pelo seu recipiente. 

Compreensão através de experiência

O fenômeno da dilatação superficial pode ser facilmente observado através de experiências simples. Para quem deseja compreender mais profundamente o conceito, recomendamos que coloque essas experiências em prática.

Confira abaixo algumas dicas de experimentos que podem ser feitos em casa. 

Materiais necessários:

– 1 moeda

– 1 caneta

– Fósforos

– 1 bandeja de isopor

– 1 alicate

– 1 vela

– 1 tesoura

Como fazer:

A moeda deverá ser colocada apoiada sobre a bandeja de isopor. Usando uma caneta, desenhe o contorno da moeda. Em seguida, recorte. Acenda a vela e, com o alicate, segure a moeda, de forma que ela fique posicionada sobre a chama da vela. 

Observação: crianças precisam da supervisão de um adulto para realizar essa experiência.

Depois de alguns minutos, coloque novamente a moeda sobre a bandeja de isopor. Será possível observar que ela diminuiu de tamanho depois de derreter o material. Você poderá comparar os tamanhos da moeda antes e depois do aquecimento da chama. Coloque lado a lado o buraco feito pela moeda quente e o formato da moeda recortado anteriormente. 

Experiência com aro e esfera metálica

Você pode, ainda, fazer outra experiência para observar o fenômeno da dilatação superficial. Nesse caso, é necessário ter um aro e uma esfera metálica, a esfera deve ter o raio um pouco maior do que o aro.

Em temperatura ambiente a esfera não conseguirá atravessar o aro. Porém, quando o aro for aquecido terá a sua área interna aumentada devido à dilatação térmica e a esfera conseguirá atravessá-lo. 

Experiência usando um pote com tampa presa

Tem ainda a possibilidade de fazer uma experiência com um pote cuja tampa esteja presa, aquecendo-a de forma que a sua área se expanda. 

Agora você já conhece o fenômeno da dilatação superficial! Para conferir mais conteúdos como este, navegue pelo blog Hexag!

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